專利名稱：一種吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣分離制氧領(lǐng)域，特別涉及一種吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置。
背景技術(shù)：
變壓吸附(英文簡(jiǎn)稱PSA)制氧技術(shù)是指利用空氣中的氧氣和氮?dú)庠诜惺肿雍Y上的吸附容量、吸附速度、吸附力等方面的差異以及沸石分子篩對(duì)氧氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來(lái)完成氧氮分離的技術(shù)。變壓吸附技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末期，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，正在不斷趨向于成熟和完善。微型變壓吸附制氧技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、家庭氧療、室內(nèi)增氧、高原補(bǔ)氧、科研氧源以及養(yǎng)殖業(yè)用氧等領(lǐng)域，是變壓吸附制氧的一個(gè)重要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。通常的微型變壓吸附制氧裝置是由空氣過(guò)濾器、壓縮機(jī)、冷凝器、電磁閥門(mén)、消音器、兩個(gè)裝填有沸石分子篩的吸附器、反吹清洗系統(tǒng)、穩(wěn)壓罐和流量調(diào)節(jié)計(jì)等部件構(gòu)成?？諝庥蛇^(guò)濾器去除雜質(zhì)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮升壓后進(jìn)入冷卻期冷卻，然后通過(guò)閥門(mén)的切換，進(jìn)入其中一個(gè)裝有沸石分子篩的吸附器，空氣中的強(qiáng)吸附組分氮?dú)獗环肿雍Y吸附，而弱吸附組分氧氣則穿過(guò)吸附床從吸附器的出口排出。吸附器流出的氧氣中，一部分進(jìn)入穩(wěn)壓罐作為產(chǎn)品氣，另一部分通過(guò)反吹清洗系統(tǒng)對(duì)處于解吸狀態(tài)的另一個(gè)吸附床反吹，促進(jìn)分子篩的解吸再生。當(dāng)吸附床中的分子篩達(dá)到最大吸附量之前，通過(guò)電磁閥動(dòng)作將空氣切換到另一吸附器中進(jìn)行吸附分離，同時(shí)對(duì)達(dá)到飽和狀態(tài)的吸附器卸壓解吸，解吸時(shí)廢氣通過(guò)消音器排入大氣。這樣，兩個(gè)吸附器交替工作，就完成了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
目前的微型變壓吸附制氧裝置一般采用無(wú)均壓工藝流程和吸附器進(jìn)氣端均壓工藝流程，采用普通的無(wú)均壓變壓吸附制氧工藝流程，吸附器完成吸附過(guò)程后，吸附器直接與消音器接通，吸附器內(nèi)的高壓空氣直接排入大氣，吸附器內(nèi)的高壓空氣具有的能量沒(méi)有被利用，吸附器進(jìn)口處的未被吸附的空氣也沒(méi)有被利用，這樣的流程能耗較高，氧氣回收率低，吸附壓力較高，所需要的壓縮機(jī)的排氣量較大。采用吸附器進(jìn)氣端均壓工藝流程，能夠回收一部分能量和吸附器進(jìn)氣端的空氣，但是，吸附器出口端的高濃度氧氣沒(méi)有回收利用，因此其能耗仍然較高，回收率仍然較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決微型變壓吸附制氧裝置的高能耗問(wèn)題，并通過(guò)改進(jìn)工藝流程，能夠保證在原有工藝流程的氧氣產(chǎn)量和純度等前提之下，大大降低系統(tǒng)的能耗，從而減小壓縮機(jī)功率，減少制氧機(jī)的體積和重量，降低成本。
一種吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置，該裝置由過(guò)濾器1、壓縮機(jī)2、冷卻器3、電磁閥4、消音器5、吸附器6、吸附器7、三通閥9、穩(wěn)壓罐10、流量調(diào)節(jié)計(jì)11等元件組成。其特征在于本發(fā)明增設(shè)了均壓閥8，采用了電磁閥和均壓閥共同控制實(shí)現(xiàn)的吸附器兩端均壓的工藝流程，即“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的循環(huán)流程。空氣經(jīng)過(guò)濾器1過(guò)濾后，進(jìn)入壓縮機(jī)2加壓，高壓氣體在冷卻器3中冷卻，通過(guò)電磁閥4的切換進(jìn)入吸附器6增壓吸附，由吸附器6產(chǎn)生的氧氣20％～40％通過(guò)三通閥9進(jìn)入吸附器7，對(duì)吸附器7進(jìn)行反吹清洗，60％～80％通過(guò)三通閥9進(jìn)入穩(wěn)壓罐10，通過(guò)流量調(diào)節(jié)器11流出，供用戶使用；當(dāng)吸附器6完成吸附時(shí)，電磁閥4將吸附器6的入口與吸附器7的入口接通，均壓閥8把吸附器6的出口與吸附器7的出口接通，吸附器6入口處的高壓空氣和出口處的高濃度氧氣進(jìn)入吸附器7，從而實(shí)現(xiàn)一次均壓過(guò)程；均壓結(jié)束后，吸附器6通過(guò)電磁閥4與消音器5接通，吸附器6內(nèi)殘余的氣體通過(guò)消音器排入大氣，此時(shí)，吸附器7增壓吸附，由吸附器7產(chǎn)生的氧氣20％～40％通過(guò)三通閥9進(jìn)入吸附器6，對(duì)吸附器6進(jìn)行反吹清洗，60％～80％通過(guò)三通閥9進(jìn)入穩(wěn)壓罐10，通過(guò)流量調(diào)節(jié)器11流出，供用戶使用。清洗完成后，電磁閥4將吸附器7的入口與吸附器6的入口接通，均壓閥8把吸附器7的出口與吸附器6的出口接通，吸附器7入口處的高壓空氣和出口處的高濃度氧氣進(jìn)入吸附器6，完成第二次均壓過(guò)程。這樣，通過(guò)一個(gè)電磁閥和一個(gè)均壓閥控制兩個(gè)吸附器交替完成“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的兩端均壓工藝流程，并連續(xù)產(chǎn)出濃度大于93％的氧氣。采用吸附器兩端均壓工藝流程使得制氧裝置的能耗大大降低，需要的壓縮機(jī)排氣量大大減小，從而減小了壓縮機(jī)的功率，使得制氧機(jī)的能耗、體積、重量都大為減小，制氧機(jī)的整體性能大大提高。
采用吸附器兩端均壓的工藝流程，不僅可以回收已完成吸附的吸附器內(nèi)的高壓空氣所具有的能量，吸附器進(jìn)口處未被吸附的空氣，而且還可以回收吸附器出口端的高濃度氧氣，從而降低了變壓吸附制氧裝置的能耗和所需壓縮機(jī)的排氣量，提高了氧氣的回收率。采用吸附器兩端均壓工藝流程后，可以減小制氧裝置的壓縮機(jī)功率，進(jìn)一步減小體積，減輕重量。綜上所述，吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、氧氣回收率高、能耗低、體積小、重量輕。2、減小壓縮機(jī)功率，降低成本。


圖1為節(jié)能型微型變壓吸附制氧裝置流程中，1-過(guò)濾器，2-壓縮機(jī)，3-冷卻器，4-電磁閥，5-消音器，6、7-吸附器，8-均壓閥，9-三通閥，10-穩(wěn)壓罐，11-流量調(diào)節(jié)計(jì)具體實(shí)施辦法參見(jiàn)圖1，空氣經(jīng)過(guò)濾器1過(guò)濾后，進(jìn)入壓縮機(jī)2加壓，高壓氣體在冷卻器3中冷卻，通過(guò)電磁閥4的切換進(jìn)入吸附器6增壓吸附，空氣中的氮?dú)獗晃狡髦械姆惺肿雍Y吸附，剩余的濃度大于93％的氧氣從吸附器中流出，其中60％～80％氧氣經(jīng)三通閥9進(jìn)入穩(wěn)壓罐10，經(jīng)流量調(diào)節(jié)計(jì)11流出供用戶使用，20％～40％經(jīng)三通閥9進(jìn)入吸附器7，對(duì)吸附器7進(jìn)行反吹清洗。當(dāng)吸附器完成6吸附時(shí)，電磁閥4將吸附器6的入口與吸附器7的入口接通，均壓閥8將吸附器6的出口與吸附器7的出口接通，吸附器6入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器7，吸附器6出口處的高壓高濃度氧氣也進(jìn)氣吸附器7，從而實(shí)現(xiàn)一次均壓過(guò)程。均壓結(jié)束后吸附器6通過(guò)電磁閥4與消音器5接通，吸附器6內(nèi)殘余的氣體通過(guò)消音器排入大氣，此時(shí)由吸附器7產(chǎn)生的氧氣60％～80％經(jīng)三通閥9進(jìn)入穩(wěn)壓罐10，經(jīng)流量調(diào)節(jié)計(jì)11流出供用戶使用，20％～40％經(jīng)三通閥9進(jìn)入吸附器6，對(duì)吸附器6進(jìn)行反吹清洗；吸附器7完成吸附，吸附器6完成解吸后，電磁閥4將吸附器7的入口與吸附器6的入口接通，均壓閥8將吸附器7的出口與吸附器6的出口接通，吸附器7入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器6，吸附器7出口處的高壓高濃度氧氣也進(jìn)氣吸附器6，完成第二次均壓過(guò)程。如此兩吸附器交替往復(fù)循環(huán)，連續(xù)產(chǎn)出濃度大于93％的氧氣。這樣，通過(guò)一個(gè)電磁閥和一個(gè)均壓閥控制兩個(gè)吸附器交替完成“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的吸附器兩端均壓的工藝流程。吸附器兩端均壓的工藝流程使得循環(huán)過(guò)程中完成吸附的吸附器內(nèi)的高壓氣體具有的能量得到重新利用，完成吸附的吸附器入口處的空氣和出口處的高濃度氧氣進(jìn)入另一吸附器進(jìn)行重新分離，從而降低了系統(tǒng)的能耗和所需壓縮機(jī)的排氣量，提高了氧氣的回收率，進(jìn)而減小了壓縮機(jī)的功率，減小了制氧裝置的體積、重量，降低了成本。
采用本發(fā)明專利涉及的吸附器兩端均壓的型微型變壓吸附制氧裝置，用300A型壓縮機(jī)，在產(chǎn)品氣流量為5L/min的情況下，其氧氣的濃度可以達(dá)到93％以上。
權(quán)利要求
1.一種吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置，包括過(guò)濾器(1)、壓縮機(jī)(2)、冷卻器(3)、電磁閥(4)、消音器(5)、吸附器(6)、吸附器(7)、三通閥(9)、穩(wěn)壓罐(10)、流量調(diào)節(jié)計(jì)(11)元件，其特征在于本發(fā)明增設(shè)了均壓閥(8)，采用一個(gè)電磁閥和一個(gè)均壓閥實(shí)現(xiàn)了“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的吸附器兩端均壓的工藝流程；空氣經(jīng)過(guò)濾器(1)過(guò)濾后，進(jìn)入壓縮機(jī)(2)加壓，高壓氣體在冷卻器(3)中冷卻，通過(guò)電磁閥(4)的切換進(jìn)入吸附器(6)加壓吸附，空氣中的氮?dú)獗晃狡髦械姆惺肿雍Y吸附，剩余的濃度大于93％的氧氣從吸附器中流出，其中60％～80％氧氣經(jīng)三通閥(9)進(jìn)入穩(wěn)壓灌(10)，經(jīng)流量調(diào)節(jié)計(jì)11流出供用戶使用，20％～40％經(jīng)三通閥(9)進(jìn)入吸附器(7)，對(duì)吸附器(7)進(jìn)行反吹清洗；當(dāng)吸附器(6)完成吸附時(shí)，電磁閥(4)將吸附器(6)的入口與吸附器(7)的入口接通，均壓閥(8)將吸附器(6)的出口與吸附器(7)的出口接通，吸附器(6)入口處的高壓空氣和出口處的高壓高濃度氧氣進(jìn)入吸附器(7)，從而實(shí)現(xiàn)一次均壓過(guò)程；均壓結(jié)束后，吸附器(6)通過(guò)電磁閥(4)與消音器(5)接通，吸附器(6)內(nèi)殘余的氣體通過(guò)消音器排入大氣，此時(shí)由吸附器(7)產(chǎn)生的氧氣60％～80％經(jīng)三通閥(9)進(jìn)入穩(wěn)壓罐(10)，經(jīng)流量調(diào)節(jié)計(jì)(11)流出供用戶使用，20％～40％經(jīng)三通閥(9)進(jìn)入吸附器(6)，對(duì)吸附器(6)進(jìn)行反吹清洗，吸附器(7)完成吸附，吸附器(6)完成解吸后，電磁閥(4)將吸附器(7)的入口與吸附器(6)的入口接通，均壓閥(8)將吸附器(7)的出口與吸附器(6)的出口接通，吸附器(7)入口處的高壓空氣和出口處的高壓高濃度氧氣進(jìn)入吸附器(6)，完成第二次均壓過(guò)程；如此兩吸附器交替往復(fù)循環(huán)，連續(xù)產(chǎn)出濃度大于93％的氧氣。
全文摘要
一種吸附器兩端均壓的微型變壓吸附制氧裝置，屬于空氣分離領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域。本發(fā)明由空氣壓縮機(jī)、過(guò)濾器、裝有沸石分子篩的吸附器、一個(gè)電磁閥、一個(gè)均壓閥、消音器、冷卻器、三通閥、穩(wěn)壓罐以及流量調(diào)節(jié)計(jì)等部件構(gòu)成。其特征在于該制氧裝置采用一個(gè)電磁閥和一個(gè)均壓閥實(shí)現(xiàn)了“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的吸附器兩端壓工藝流程，使得能耗降低，氧氣回收率提高，從而減小壓縮機(jī)的功率，減輕了整機(jī)的體積和重量，降低了成本。本發(fā)明裝置具有能耗低，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B13/02GK1799988SQ20061001124
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者劉應(yīng)書(shū), 劉文海, 侯慶文, 張德鑫, 卜令兵 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)